Mikrocontroller vs. Mikroprozessor vs. Mikrocomputer: Was ist besser?

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Was ist ein Mikrocontroller?

Ein Mikrocontroller ist ein kleiner, in sich geschlossener Computer, der zur Steuerung eines bestimmten elektronischen Geräts konzipiert ist. Mikrocontroller umfassen normalerweise eine CPU, Speicher und Eingabe-/Ausgabe-Ports (I/O), alles auf einem einzigen Chip. Dies macht sie ideal für eingebettete Systeme, bei denen Platz und Leistung begrenzt sind. Zu den beliebtesten Mikrocontrollern gehören Arduino, PIC und ARM Cortex-M. Diese Mikrocontroller werden in zahlreichen Anwendungsbereichen eingesetzt, unter anderem in der Robotik, Automatisierung und bei Haushaltsgeräten.

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Was ist ein Mikroprozessor?

Ein Mikroprozessor ist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die für den Einsatz in einem Allzweckcomputer konzipiert ist. Mikroprozessoren sind normalerweise viel größer und leistungsfähiger als Mikrocontroller, benötigen aber auch mehr externe Komponenten. Dadurch sind sie weniger für eingebettete Systeme geeignet, dafür aber besser für allgemeine Computeranwendungen.

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Was ist ein Mikrocomputer?

Ein Mikrocomputer ist ein kleiner Allzweckcomputer, der normalerweise auf einem Mikroprozessor basiert. Mikrocomputer haben normalerweise mehr Speicher und E/A-Anschlüsse als Mikrocontroller und können in einer größeren Vielfalt von Sprachen programmiert werden. Sie sind jedoch auch größer und verbrauchen mehr Strom als Mikrocontroller.

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Video zum Thema Mikrocontroller vs. Mikroprozessor vs. Mikrocomputer

Ist Raspberry Pi ein Mikrocontroller oder ein Mikrocomputer?

Nachdem Sie die Definitionen gelesen haben, können Sie eigentlich leicht erkennen, dass Raspberry Pi ein Mikrocomputer und kein Mikrocontroller ist. Ein Mikrocontroller ist ein einzelner integrierter Schaltkreis (IC), der eine CPU, Speicher und E/A-Anschlüsse enthält. Ein Mikrocomputer ist ein kleiner Allzweckcomputer, der eine CPU, Speicher, E/A-Anschlüsse und andere Komponenten enthält. Der Raspberry Pi hat eine CPU, Speicher, E/A-Anschlüsse und andere Komponenten, aber er ist kein einzelner IC. Es handelt sich um einen kleinen Allzweckcomputer, der für eine Vielzahl von Aufgaben verwendet werden kann, wie etwa zum Surfen im Internet, Codieren und Spielen. Jetzt können Sie die Unterschiede zwischen ihnen genauer betrachten.

Mikrocontroller vs. Mikroprozessor vs. Mikrocomputer – Funktionen

Mikrocontroller – Funktionen

Zentrale Verarbeitungseinheit (CPU): Die CPU ist das Gehirn des Mikrocontrollers. Sie ist für die Ausführung von Anweisungen und die Durchführung von Berechnungen verantwortlich.
Speicher: Mikrocontroller haben sowohl Programmspeicher als auch Datenspeicher. Der Programmspeicher speichert die Anweisungen, die die CPU ausführt. Der Datenspeicher speichert die Daten, die die CPU verwendet.
Eingabe-/Ausgabe-Ports (E/A): Mikrocontroller haben E/A-Ports, die es ihnen ermöglichen, mit der Außenwelt zu kommunizieren. E/A-Ports können verwendet werden, um den Mikrocontroller mit Sensoren, Aktoren und anderen Geräten zu verbinden.
Timer und Zähler: Mikrocontroller haben Timer und Zähler, mit denen Zeit gemessen und Ereignisse gezählt werden können. Timer und Zähler werden häufig in Echtzeitanwendungen verwendet.
Serielle Kommunikationsschnittstelle: Mikrocontroller verfügen über eine serielle Kommunikationsschnittstelle, die es ihnen ermöglicht, über einen seriellen Bus mit anderen Geräten zu kommunizieren. Die serielle Kommunikation ist eine gängige Methode für Mikrocontroller, um mit Computern, anderen Mikrocontrollern und Sensoren zu kommunizieren.
Analog-Digital-Umsetzer (ADC): Mikrocontroller mit ADCs können analoge Signale in digitale Signale umwandeln. ADCs werden häufig verwendet, um die Ausgabe von Sensoren zu messen.
Digital-Analog-Umsetzer (DAC): Mikrocontroller mit DACs können digitale Signale in analoge Signale umwandeln. DACs werden häufig zur Steuerung von Aktuatoren verwendet.
Echtzeituhr (RTC): Mikrocontroller mit RTCs verfügen über eine Uhr, die die Zeit auch dann verfolgt, wenn der Mikrocontroller ausgeschaltet ist. RTCs werden häufig verwendet, um die Zeit in Echtzeitanwendungen zu verfolgen.
Power-Management-Einheit (PMU): Mikrocontroller mit PMUs verfügen über eine Einheit, die den Stromverbrauch des Mikrocontrollers steuert. PMUs können verwendet werden, um in batteriebetriebenen Anwendungen Strom zu sparen.
Eingebettetes Betriebssystem (OS): Einige Mikrocontroller verfügen über ein eingebettetes Betriebssystem. Eingebettete Betriebssysteme sind für die Ausführung auf Mikrocontrollern konzipiert und werden häufig verwendet, um die Entwicklung eingebetteter Anwendungen zu vereinfachen.

Mikroprozessorfunktionen

Zentrale Verarbeitungseinheit (CPU): Die CPU ist das Gehirn des Mikroprozessors. Sie ist für die Ausführung von Anweisungen und die Durchführung von Berechnungen verantwortlich.
Speicher: Mikroprozessoren haben sowohl Programmspeicher als auch Datenspeicher. Der Programmspeicher speichert die Anweisungen, die die CPU ausführt. Der Datenspeicher speichert die Daten, die die CPU verwendet.
Eingabe-/Ausgabe-Ports (E/A): Mikroprozessoren haben E/A-Ports, die es ihnen ermöglichen, mit der Außenwelt zu kommunizieren. E/A-Ports können verwendet werden, um den Mikroprozessor mit Sensoren, Aktoren und anderen Geräten zu verbinden.
Arithmetisch-logische Einheit (ALU): Die ALU ist der Teil der CPU, der arithmetische und logische Operationen ausführt.
Steuereinheit (CU): Die CU ist der Teil der CPU, der den Ausführungsfluss von Anweisungen steuert.
Register: Register sind kleine, schnelle Speicherorte, die zum Speichern von Daten und Anweisungen verwendet werden.
Cache-Speicher: Der Cache-Speicher ist ein kleiner, schneller Speicher, der zum Speichern häufig abgerufener Daten und Anweisungen verwendet wird.
Pipeline: Die Pipeline ist eine Technik, die es der CPU ermöglicht, Anweisungen parallel auszuführen.
Interrupts: Interrupts sind Signale, mit denen die Ausführung eines Programms unterbrochen werden kann.
Uhr: Die Uhr ist ein Signal, das die Vorgänge der CPU synchronisiert.

Funktionen von Mikrocomputern

Zentrale Verarbeitungseinheit (CPU): Die CPU ist das Gehirn des Mikrocomputers. Sie ist für die Ausführung von Anweisungen und die Durchführung von Berechnungen verantwortlich.
Speicher: Mikrocomputer haben sowohl Programmspeicher als auch Datenspeicher. Der Programmspeicher speichert die Anweisungen, die die CPU ausführt. Der Datenspeicher speichert die Daten, die die CPU verwendet.
Eingabe-/Ausgabe-Ports (E/A): Mikrocomputer haben E/A-Ports, die ihnen die Kommunikation mit der Außenwelt ermöglichen. Über E/A-Ports kann der Mikrocomputer mit Sensoren, Aktoren und anderen Geräten verbunden werden.
Grafikprozessor (GPU): Ein GPU ist ein spezieller Prozessor, der zur Beschleunigung der Grafikverarbeitung verwendet wird. GPUs werden häufig in Mikrocomputern verwendet, die für Spiele oder andere grafikintensive Anwendungen verwendet werden.
Soundkarte: Eine Soundkarte ist ein Gerät, mit dem der Mikrocomputer Ton ausgeben kann. Soundkarten werden häufig in Mikrocomputern verwendet, die für Spiele, zum Musikhören oder zum Ansehen von Filmen verwendet werden.
Netzwerkschnittstellenkarte (NIC): Eine NIC ist ein Gerät, das dem Mikrocomputer die Verbindung zu einem Netzwerk ermöglicht. NICs werden häufig in Mikrocomputern verwendet, die zum Surfen im Internet, zum Teilen von Dateien oder für Spiele verwendet werden.
Speichergeräte: Mikrocomputer verfügen normalerweise über ein oder mehrere Speichergeräte, z. B. eine Festplatte, ein Solid-State-Laufwerk oder ein optisches Laufwerk. Speichergeräte werden zum Speichern von Daten wie Betriebssystemen, Programmen und Dateien verwendet.
Betriebssystem (OS): Das Betriebssystem ist die Software, die den Mikrocomputer steuert. Das Betriebssystem ist für die Verwaltung der Ressourcen des Mikrocomputers wie Speicher, Verarbeitungsleistung und E/A-Geräte verantwortlich.
Anwendungssoftware: Anwendungssoftware ist Software, die zum Ausführen bestimmter Aufgaben wie Textverarbeitung, Tabellenkalkulation oder Spiele verwendet wird. Anwendungssoftware wird häufig vom Benutzer auf dem Mikrocomputer installiert.
Benutzeroberfläche (UI): Die UI ist die Art und Weise, wie der Benutzer mit dem Mikrocomputer interagiert. Die UI ist normalerweise grafisch, kann aber auch befehlszeilenbasiert sein.

Mikrocontroller vs. Mikroprozessor vs. Mikrocomputer-Anwendungen

Mikrocontroller-Anwendungen

Haushaltsgeräte
Automobilelektronik
Industrielle Steuerung
Medizinische Geräte
Netzwerkgeräte
Sicherheitssysteme
Spielzeug und Spiele
Messung und Steuerung
Datenerfassung
Eingebettete Systeme

Mikroprozessoranwendungen

Intelligente Geräte
Steuerungen für Förderbänder
Texteditor
Point-of-Scale-Geräte
Steuerungen für Ampeln
Steuerungen für Beleuchtung und Heizung im Haus
Computergestützter Unterricht
Online-Steuerung von Laborgeräten
Geräte für den Einsatz in der Medizin
Fahrzeugdiagnose
Computer-E/A-Terminal

Mikrocomputeranwendungen

Geldautomaten (ATMs)
Kassensysteme (POS)
Verkaufsautomaten
Ampeln
Sicherheitssysteme
Spielzeug und Spiele
Wissenschaftliche Instrumente
Medizinische Geräte
Umweltüberwachung
Industrielle Automatisierung

Ausführlicher Vergleich

Neben den oben beschriebenen Hauptunterschieden gibt es eine Reihe weiterer Faktoren, die bei der Wahl zwischen einem Mikrocontroller, einem Mikroprozessor oder einem Mikrocomputer zu berücksichtigen sind. Dazu gehören:

Speicher: Mikrocontroller haben typischerweise weniger Speicher als Mikroprozessoren und Mikrocomputer. Das liegt daran, dass sie für eingebettete Systeme entwickelt wurden, bei denen der Platz begrenzt ist.
Geschwindigkeit: Mikroprozessoren sind typischerweise schneller als Mikrocontroller und Mikrocomputer. Das liegt daran, dass sie leistungsstärkere CPUs haben und auf mehr Speicher zugreifen können.
Programmierung: Mikrocontroller werden normalerweise in Assemblersprache oder C programmiert. Mikroprozessoren und Mikrocomputer können in einer größeren Vielfalt von Sprachen programmiert werden, darunter C, C++ und Java.
Kosten: Mikrocontroller sind normalerweise weniger teuer als Mikroprozessoren und Mikrocomputer.

Was ist besser: Mikrocontroller, Mikroprozessor oder Mikrocomputer?

Die beste Wahl zwischen einem Mikrocontroller und einem Mikroprozessor oder Mikrocomputer hängt von Ihrer spezifischen Anwendung ab. Wenn Sie eine kleine, stromsparende und kostengünstige Lösung für ein eingebettetes System benötigen, ist ein Mikrocontroller die richtige Wahl. Wenn Sie jedoch eine leistungsfähigere und flexiblere Lösung für allgemeine Computeranwendungen oder eine bestimmte Anwendung benötigen, ist ein Mikroprozessor oder Mikrocomputer die bessere Wahl.

Fazit

Mikrocontroller, Mikroprozessoren und Mikrocomputer sind allesamt wichtige Komponenten in vielen elektronischen Geräten. Die beste Wahl für Ihr nächstes Projekt hängt von Ihren spezifischen Anforderungen ab. Wenn Sie eine kleine, stromsparende und kostengünstige Lösung für ein eingebettetes System benötigen, ist ein Mikrocontroller die richtige Wahl. Wenn Sie jedoch eine leistungsfähigere und flexiblere Lösung für allgemeine Computeranwendungen oder eine bestimmte Anwendung benötigen, ist ein Mikroprozessor oder Mikrocomputer die bessere Wahl.